件和软件资源而开发使用的些设备，主要有人机操作界面编程设备和网络设备等。软件软件是为管理和使用这些设备而开发的与之相配套的程序，对来说，与之配套的软件主要有和人机界面的组态编程软件。软元件用户使用的中的每个输入输出内部存储单元定时器和计数器等都称作软元件。软元件是内部的具有定功能的器件，这些器件实际上是由电子电路和寄存器及存储器单元等组成。为了把这种元器件和传统电气控制电路中的继电器区别开来，把它们成为软元件或者软继电器。它们最大的特点是软元件是看不见摸不着的，不存在物理性的触点每个软元件可提供无限个常开触点和常闭触点功耗低体积小寿命长。常用软元件有输入继电器通用辅助继电器输出继电器特殊继电器局部变量存储器变量存储器顺序控制继电器计数器定时器模拟量输入映像寄存器高速计数器模拟量输出映像寄存器累加器等。步进电机的选择本设计所使用的步进电机选用的型号是的三相反应式步进电机。该型号的步矩角为度。相电压，相电流，保持转距，引线条，空载启动频率，额定功率，绝缘等级。规格为为高为为为为为为。图三相反应式步进电机尺寸三相反应式步进电机的结构如图所示。定子转子是用硅钢片或其他软磁材料制成的。定子的每对极上都绕有对绕组，构成相绕组，共三相称为相。图三相反应式步进电机的结构图在定子磁极和转子上都开有齿分度相同的小齿，采用适当的齿数配合，当相磁极的小齿与转子小齿对应时，相磁极的小齿与转子小齿相互错开齿距，相则错开齿距。如图所示图相通电定转子错开示意图电机的位置和速度由绕组通电次数脉冲数和频率成对应关系。而方向由绕组通电的顺序决定。步进电机驱动电路设计步进电机必须有驱动器和控制器才能正常工作。驱动器的作用是对控制脉冲进行功率放大环形分配，使步进电机绕组按定顺序通电，控制电机转动。驱动器的选择本设计选用型号为的驱动器。三相步进电机驱动器是常州华音电子有限公司引进德国技术和器件生产的新代三相反应式步进电机驱动器,具有非常好的性价比。在驱动电机过程中它以半步方式驱动步进电机。另外，还具有许多非同寻常的特性，能充分控制电机系统的电机械性能，以获得最大工作效率。图型驱动器的外观图该型号驱动器的特点直流操作电压相位峰值电流按客户要求设定锁相时自动减流半步驱动有源隔离三种输入信号脉冲,方向，脱机输入信号或主要技术指标表名称最小值标准值最大值单位电机驱动电压相位峰值电流型驱动器采用封闭式小型结构，本身不带风机，其外壳即为散热体，所以使用时要将其固定在较厚较大的金属板上或较厚的机柜内，接触面之间最好涂上导热硅脂，在其旁边加风机也是种较好的散热办法。步进电机驱动电路图为步进电机的驱动电路。图中仅为相的驱动电路，其余两相与之相同。在图中三极管起开关作用。当三极管截止时，无集电极电流流通，开关相当于断开当三极管饱和时，流过的集电极电流最大，开关相当于闭合，该开关动作可由加于基极的电流来控制。由两个三极管组成达林顿式功放电路，驱动步进电机的个绕组，使电机绕组的静态电流达到近。电路中使用光电耦合器将控制和驱动信号隔离。当控制输入信号为低电平时，截止，输出高电平，则红外发光二极管截止，光敏三极管不导通，因此绕组中无电流流过当输入信号为高电平时，饱和导通，于是红外发光二极管被点亮，使光敏三极管导通，向功率驱动级晶体管提供基极电流，使其导通，绕组被通以电流。图步进电机驱动电路驱动电路接口图驱动器接口电气原理图正反转电气原理图按下正转启动按钮，正向接触器通电，主触头和自锁触头闭合，电动机正转。按下反转启动按钮，正向接触器通电，主触头和自锁触头闭合，电动机反转。该控制电路必须要求与不能同时通电，否则会引起主电路电源短路。为此要求线路设置必要的联锁环节，如图所示。将其中个接触器的常闭触头串入另个接触器线圈电路中，则任何个接触器先通电后，即使按下相反方向的启动按钮，另个接触器也无法通电，这种利用两个接触器的辅助常闭触头互相控制的方式，称为电气互锁。驱动步进电机西门子本身带有高速脉冲计数器和高速脉冲发生器，其发出的频率最大为，能够满足步进电动机的要求。对提出两个特性要求。是在此应用的最好是具有实时刷新技术的，使输出信号的频率可以达到数千赫芝或更高。其目的是使环形脉冲分配能有较高的分配速度，充分利用步进电机的速度响应能力，提高整个系统的快速性。二是本身的输出端口应该采用大功率晶体管，以满足步进电机各相绕组数十伏脉冲电压数安培脉冲电流的驱动要求。如图所示图控制框图环形分配程序对步进电机各相绕组的通电顺序进行环形脉冲分配，从而控制接到步进电机三相绕组的直流电源的依次通断，形成旋转磁场，使步进电机转动。每当步进电机走步，环形脉冲分配程序的步数减，当步数减为零时，停止环形脉冲分配，等待下次的脉冲输入。下图为控制接线图图接线图控制步进电机软件设计概述是西门子公司专为系列可编程序控制器研制开发的编程软件，它是基于的应用软件，功能强大，既可用于开发用户程序，又可实时监控用户程序的执行状态。必须配合或以上版使用。配合使用时，必须设置语言环境为中文才能正常工作。编程软件为用户开发编辑和监控自己的应用程序提供了良好的编程环境。它简单易学，能够解决复杂的自动化任务。它的优点很明显适用于所有机型软件编程同时支持三种编程语言，用户可以根据自己的喜好随时在三者之间切换软件包提供无微不至的帮助功能，即使初学者也能容易地入门包含多国语言包，可以方便地在各语言版本间切换具有密码保护功能，能保护代码不受他人操作和破坏。基本功能提供软件工具帮助调试和测试程序。它的基本功能是协助用户完成应用软件的开发，其主要实现以下功能。在脱机离线方式下创建用户程序，修改和编辑原有的用户程序。在脱机方式时，计算机与断开连接，此时能完成大部分的基本功能，如编程编译调试和系统组态等，但所有的程序和参数都只能存放在计算机的磁盘上。在联机在线方式下可以对与计算机建立通信关系的直接进行各种操作，如上载下载用户程序和组态数据等。,移位寄存器指令将数值移入移位寄存器。梯形图中，为使能输入端，连接移位脉冲信号，每次使能有效时，整个以为寄存器移动位。为数据输入端，连接移入移位寄存器的二进制数值，执行指令时将该位的值移入寄存器。指移位寄存器最低位。指定移位寄存器的长度和位移方向，移位寄存器的最大长度为位。为正值表示左移位，输入数据移入移位寄存器的最低位，并移出移位寄存器最高位。为负值表示右移位，输入移位寄存器的最高位中，并移出最低位。根据发出的位移脉冲，执行位移移动，从而控制步进电机步进。图增计数器及停止梯形图网络网络,计数设定值为个脉冲，当小于是继续运行，超过则停止。以下三张图为各相绕组正反转通电梯形图，根据位移寄存器输出状态及步进电机绕组状态真值表得出。图正反转相绕组通电网络图正反转相绕组通电网络图正反转相绕组通电网络总结全文总结本文论述了基于的步进电机控制系统的研制过程和设计方法，其中包括硬件设计软件设计及系统组态等方面。硬件电路是由西门子驱动器和步进电机设计而成，软件程序用梯形图和编程语言写成。全文主要论述和研究了以下内容阐述了步进电机的基本工作原理对的简单介绍以及对的选型对步进电机电气原理图以及接线图基于步进电机控制系统设计，梯形图。在本次设计中，利用软硬件结合，实现对步进电机工作状态的精准和自动控制。以移位指令作为步进控制主体编程，使程序的柔性更好，非常容易修改。在运行过程中步进速度可任意加减，而不仅是只有三档步进速度，此时任何变速实际上只是改变移位指令的执行速度，即改变移位脉冲的发生周期，其他所有网络均可不变。利用输出的时序脉冲和方向信号，改变对步进电机绕组的通电方式和通电顺序，来准确控制步进电机的正转反转等工作状态。不足之处及展望在这次毕业设计过程中，我遇到了不少问题和困难。我们大家在起讨论时，常会发生些分歧，重要的点就是我的基础知识不够扎实，设计进度缓慢，必须不断的在书本上学习新的知识来弥补不足。但幸运的是，随着毕业设计的逐步进行，我对种种问题进行了研究解决，最终才获得了预期的成果通过这次设计，我学会了基本编程方法，对的使用方法和步进电机的工作原理也有了更深刻的理解。我们对知道的掌握都是思想上的，对些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序用到中的时候，问题就出现了，不是和运行的结果和要求的结果不相符合，就是不能运行。在毕业设计过程中我了解到，并不是门单的编程技术，它是门系列专业课程。首先需要精通本身的语句表语言，编程语言梯形图。达到这个水平才能灵活运用不同指令进行不同的设计，读懂各种图纸，可以设计出各种更加简单高效的方法。致谢首先，我要感谢宋广雷老师在本次毕业设计中直给予我细心的建议和指导，这是我能顺利完成这次报告的主要原因，更重要的是宋老师帮我解决了许多技术上的难题，让我能把系统做得更加完善。从论文的选题实验的设计与实施等导师都倾注了大量的心血，导师学术上严谨的学术态度，直鞭策着我努力奋进，并将使我受益终身。在完成毕业论文的几个月里，我学习到许多宝贵的东西，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。其次，我要感谢帮助过我的同学，他们也帮我解决了不少我不明白的问题。同时也感谢学院为我提供良好的做毕业设计的环境。最后，我要感谢我的父母在这四年中给予我的默默支持。以及母校太湖学院在这四年中给我提供了舒适的学习生活环境以及浓厚的学术氛围。谢谢大家参考文献陈建明电气控制与应用北京电子工业出版社,王永华现代电气控制及应用技术北京北京航空航天大学出版社,邱道伊